JPS58105072A - 交流電圧の周波数測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、交流電圧から得られた制御パルスによりその
つと一つの時間間隔が定められ、この時間間隔中にクロ
ックパルス発生器のりｐツクパルスがカウンタでカウン
トされ、またそのつどの時間間隔の開始を定める制御パ
ルスに基づいて一定の経過時間を有する限時回路がトリ
ガされる過程を含んでいる交流電圧の周波数測定装置に
関する。

〔従来技術〕

この種の公知の手Ｒ（’ＩＥＥＦｉ　Ｔｒａｎｓａｃｔ
ｉｏｎｓ　ｏｒＩＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａ
ｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　’　■ｏ１．　ＩＭ−
２７゜／Ｉ６３．１９７８年９月、第２９５．２９６頁
）では、定流電圧から得られた制御パルスにより単安定
マルチノζイブレータがトリガされる。この単安定マル
チノ〈イブレータは１秒間の経過後に動作を終了し、後
に接続されているアンドゲートおよびカウンタとの共同
作用によりこの１秒間の所定経過時間の間にりρツクパ
ルス発生器からのクロック／（ルスがアンドゲートの後
に接続されているカウンタでカウントされるようにする
。りｐツクパルスの周波数が適当に選定されていれば、
カウント状態から簡単な方法で交流電圧の周波数が求め
られ得る。この公知の手段は、比較的長い時間の間の交
流電圧の変化しか求められ得す、また交流電圧のある一
つの周期からその次の周期までに生ずる周波数変化は検
出可能でないという欠壱を有する。

〔発明の目的〕

従って、本発明の目的は、交流電圧の単一の周期にわた
る周波数の測定から高い精度で周波数またはその変化を
求め得る装置を提供することにある。

〔目的の達成手段〕

この目的は、本発明によれば、冒頭に記載した様式の装
置において、交流電圧の最短期待周期に相当する経過時
間を有する限時回路が用いられ、この限時回路の動作終
了後にカウンタが始動されかつ次回の制御パルス圧より
停止され、このカウンタのカウント状態から演算装置内
で周波数が計算されろことにより達成される。

〔発明の効果〕

本発明による装置の利点は、上記の経過時間を有する限
時回路が用いられているので、交流電圧の１周期から一
定経過時間を差引いた時間のみを検出すればよく、高い
周波数を有するクロックパルス発生器を用いる場合でも
比較的小さい容量を有するカウンタが用いられ得ること
である。限時回路の経過時間が正確に一定に保たれてい
るという前提惰性のもとに、限時回路の一定の経過時間
とこの第１のカウンタのそのつどのカウント状態とを考
慮に入れて、第１のカウンタの後に接続されている演算
装置で交流電圧のそのつどの周波数が高い精度で求めら
れ得る。

〔発明の実施ｌＪＩ様〕

本発明によお）有利な装置では、限時回路が第２のカウ
ンタから成り、その制御入力端で制御パルス発生器にま
たそのカウント入力端でクロックパルス発生器罠接続さ
れており、第１のカウンタのカウント入力端が切換装置
を介してクロックパルス発生器と接続可能であり、切換
装置はその４万の制御入力端で上記第２のカウンタの出
力端にまた他方の制御入力端で制御パルス発生器に接続
さく５） れており、また上記第１のカウンタの出力端に演算＃Ｌ
置が接続されている。限時回路として基本的には、所定
の時間を正確に定め得る任意の電子回路たとえば単安定
マルナプレータを使用することができるが、限時回路と
して第２のカウンタを使用−オーることは、それＫより
一定経過時間が特に正確に保たれ、従って特に高い測定
精度が得られる点で有利である。

上記の測定装置により得られる特別な利点は、交流電圧
の周波数がその１周期中の測定により高い精度で検出さ
れ得ることである。なぜならば、限時回路の動作終了後
すなわち上記第２のカウンタの停止ＳｌＫ上配上米本来
ウンタが引継いでカウントを行なうので、上記第１０カ
ウンタの動作中に上記第２のカウンタは零にリセットさ
れて、交流電圧の次回の周期の開始時の制御パルスによ
る始動に備えた状態にあるからである。交流電圧のその
つど監視される周期の終了時に上記第１のカウンタは停
止され、そのカウント状ｌＩＩがｖｋＫ接続されている
演算装置に転送される。この演算装置（６） は十分な時間をかけて周波数を求め得る。なぜならば、
交流電圧の次回周期のかなりの部分の間は上記第２０カ
ウンタのみが作動しているからである。

本発明による装置の特罠有利な実施例では、りｐ７クパ
ル７発生器はマイクロコンピュータの内部りｐツクパル
ス発生器であり、上記第２のカウンタはマイクロコンビ
エータの内部カウンタであり、マイクロコンビエータの
外部割込み端子に制御パルス発生器がＷ続されており、
上記第１のカウンタがマイクロコンピュータのマイクル
プルセッサの算術論理ユニットおよびレジスフを含むカ
ウントループにより形成されており、また演算装置がマ
イクロコンビエータにより実現されて（・る。

この実＃１ｆｌｌの特別な利点は、マイクロコンビエー
タとしてたと六ば図書”　Ｍｉ　ｋｒｏｐｒｏｚｅｓａ
ｏｒｅｎ　−Ａｎｆｂａｕｕｎｄ　Ｗｌｒｋｕｎｇｓ−
ｗｅｉｓｅ　（マイクロブーセンサー構成および動作）
″、Ｋｏｂｉ　ｔｚ＋ａｃｈ著、第２部、　１９８０年
。

第３９〜８９′ｌＩｌに記載されているようなワンチッ
プ自マイクロコンビーータを使用すれば、測定装置の構
成に必要な電子回路が単一チップ上に外積形態で得られ
るので、その製造が比較的簡卸なことである。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

東１図に示されている実施例で、周波数を測定されるぺ
救交流、電圧Ｕ、ｎは制御パルス発生器１の入力端２に
＄＊られて（・る。制御パルス発生器１はその一方の出
力端３に′９流電圧Ｕｍの負から正への零交さに際して
制御パルスを発する。制御パルス発生器１の他方の出力
端４は切換装置６の制御入力端５と接続されており、こ
の切換装置の徒に第１のカウンタ７が接続されている。

制御パルス発生器１の一方の出力端３は限時回路９０制
御入力端８に接続されており、タイマ回路９は図示のＷ
施例では第２のカラ／／により形成されている。この舘
２のカウンタ９は、制御パルス発生器１の出力端３から
与えられる制御パルスにより始動して、クロックパルス
発生器１１がらカウント入力端１０を経て与えられろり
ロックパルスをカウントする。第２のカウンタ９が一定
個数のクーアクパルスをカウントし終わると、すなわち
一定時間Ｔが経過すると、その出力＠１２に制御／４　
、ｌレスが生ずる。この制御パルスは切換装置６のもう
一つの入力端１３　Ｋ与えられ、それに伴い切換装置１
Ｆ６の第１の切換７、イッチ１４が切換えられ、その抜
はりｐツクパル７発生器１１からのクロックパルスは第
２の切換スイッチを経て第１０カウンタ７でカウントさ
れる。第１のカウンタ７によるりＲツクパルスのカウン
トは、制御パルス発生器１の出力端４から交流電圧Ｕ１
ｎの負から正への新たな零交さに際して、すなわち１周
期の経過ｖｋＫ、停止パルスが切捜装訪６の入力端５に
４夕られ、それに伴い第２の切換スイッチ１５が切換え
られるまで行ｆｃわれろ。その葎、カウンタ７のカウン
ト状態は演算装置！　１６　Ｋ転送されろ。演算装置１
６は転送されたノノウント状襲から、限時回路９により
定められた４定経過時間Ｔを考慮に入れて、交流電圧Ｉ
Ｊｍのそのつどの周波数の値を求める。求められた周波
数値が所与の目標値から偏差して（・る際には、（９） 演算装置１６の後に接続されているトリップ数置１７内
でリレーが応動する。リレー（１その応動により、たと
えば電力系統の監視に用いられている場合には、電力系
統に障害が生起したことを承ずＩＩＭ号を発１ろ。

交流電圧■Ｊｍの周波数は、相続（周期の各々に対して
高い精度で、しかも測定の際に間隙を生ずるという不利
を伴わずに求められ得る。なぜならば、限時回路９が勤
口・している時間中ｉｆ第１のカウンタ７のカウント状
態が演算装置１６に伝送され、そこで第１のカウンタ７
のカウント状態から周波数値が求められてリレーに与え
られるからでちる。

限時回路９はその限時動作の終了時にｉＨらにリセ、ト
され得る。なぜならば、交流電圧（Ｊｍの７（σ）つど
監視される笥期の残余の時間を知るためのりロックパル
スの力Ｖントは、演算装置１６をｉ　ｒ歩続されている
カウンタ７（（より行なわれるからである。

本発明による装置をマイクロコンピュータを用いて実権
することは特に−Ｋ　ｆｌＪである。この場合。

（１０） マイクロコンピュータの外部割込み端子に制御パルス発
生器１を接続し、またマイクロコンピュータの１４１力
端にトリップ装置１７を接続すればよい。

第２図に示され−Ｃｕ・るように、交流電圧ＵＩｎの１
周期が開始する零交さ時点ｉ１で制御パルス発生器から
制御パルス■１が発せられる。この制御パルス■１は、
マイクロコンピュータ内で、作動上必要とされるいくつ
かのステップの伊に時点ｔ２でマイクロコンピュータの
内部タイマーを始動させる。

マイク−コンピュータの内部夕・ｆマーの一定経過時間
Ｔおよび作動上必要とされるいくつかの別のステップの
鰻に時４　ｔａでマイクシフコンピュータのマイク１ノ
ブｐセツ廿のｐ′術論理ユニットおよびレジスタにより
、カウンタを形成するカウントルーフがアクＴイブ化さ
れる。カウントループは、時点ｔ４で交流電圧［Ｊｍの
周期が終了して別の制ＯＡ１パルヌ■２が制御パルス発
生器から発せられるまでアクティブ状態を持続する。こ
の別の制御パルスＩ２によりカウントループは断たれる
ので、それまでにカウントされた個別ステップの数は周
期からｔｌとｔ３との間の時間を差引いた時間の尺麿を
表わす。

周期すなわちｔｌと１４との間の時間は、マイクロプル
セッサ内のサイクル時間にマイクロプロセツサによりそ
の周期の間１（行なわれたステップの数を乗算すること
如より得られる。上ｒ己のステップ数はタイマーの一定
経過時間Ｔの間のステップ数とカウントループにより検
出されたステラ／数と動作上必要とされるステップ数と
の合計とし−Ｃ４られる。

タイマー内のステップとマイクロコンピュータの動作」
−必要とされるステップとは、常に一定であるから５：
？数と丙なされろ。カウントループにより検出されたス
テップの数のみが交流電圧の周波数に関係している。こ
こで留意すべきこととして、カウントループのカウント
状態（インクリメントの数）は検出された個別ステップ
の数と同一視されてはならないことである。なぜならば
、カウントループの形成のため罠はい（つかの命令、従
ってまた個別ステップが必要とされるからである。

従って、これらの個別ステップを考瀘に入れるための補
正が行なわれる。それにより、正しいステップ数が知ら
れるので、測定精度が向上する。

こうしてフィクロコンビ、−タにより交流電圧の周期を
マイクロコンピュータ内の個別ステップの±１ステップ
に相当する精度で求めることができる。このことは、サ
イクル時間が２．５μｓであれば、たとえば５０Ｈｚの
周波数を±６ＸＩＯＩ（！まで精密に求め得ることを意
味する。

第３図にフローダイアグラムで示されているように、マ
イクロコンピータを使用する場合にも。

交流電圧の！Ｉａ波数を間隙なしに求めることができる
。なぜならば、外部割込み端子への制御パルスの入力に
よる内部タイマーの始動後に周波数の計算が前回の周期
の間に検出されている測定結果に基づいズ行なわれるか
らである。なぜこのことが可能かというと、内部タイマ
ーの一定経過時間の間はこのタイマーのみがアクティブ
であり、マイクロコンピュータのそれ以外の部分は他の
７クテイビテイに対し、てフリーであるからである。タ
イマーの一定経過時間の間に周波数の計算のみでな（１
３） く、たとえば系統交流Ｔ、圧の周波数の臨界的な偏差が
存在するか否かについての評価も行なわれる。

もし臨界的周波数偏差が存在すれば、たと爽ばリレーの
応Ｉｌｌ　Ｋよりトリップが行なわれる。

１イク１ココンピ、−夕の内部タイマーが一定経過時間
の動作を終了すると、内部タイマー１込みによりカウン
トループが形成される。このカウントループけ、別の制
御パルスにより断たｔするまで循環して動作し続ける。

この別の制御パルスを外部割込み端子も４見られ、それ
によりマイクロコンピータータの内部タイマーが再び始
動される。

【図面の簡単な説明】

第１図１を本発明による周波数測定装置の実施例を示す
原型Ｉｉ′ｉ回路し１、第２図はマイクロコンピュータ
により勇成さＪまた回路装置の作動の仕方を説明するた
めの波形図、第３１図はフローダイアグラム′である。 図において、 １・・・制御！１１パル７５Ｆ￥生器、６・・・切換装
置、７・・・第１のカウンタ、９・・・限時回路（たと
えば第２のカウンタ）、１１・・・クロックパルス発生
器、１４．１５・・・切（１４） ４１１ｔ　　フィ７　　　・ｆ−、１６・・Ｉ’ｊＴ　
　ＩＩｔＡ　　ｆｆｆ　　、　　１７　−　　　）　　
　’）　　　ｙ　　　−／　　装　ｆ＃　、■〕□・・
・交流電圧、である。 （１５）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）交流電圧から得られた制御パルスによりそのつと一
   つの時間間隔が定められ、この時間間隔中にクロックパ
   ルス発生器のりｐツクパルスがカウンタでカウントされ
   、そのつどの時間間隔の開始を定める制御パルスに基づ
   いて一定の経過時間を有する限時回路がトリガされる過
   程を含んでいる交流電圧の周波数測定装置において、交
   流電圧の最短期待周期に相当する経過時間を有する限時
   回路が用いられ、この限時回路の動作終了後に第１のカ
   ウンタが始動されかつ次回の制御パルスにより停止され
   、この第１のカウンタのカウント状態から演算装置内で
   周波数が計算されることを特徴とする交流電圧の周波数
   測定装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、限時回
   路が第２のカウンタからなり、その制御入力端で制御パ
   ルス発生器にまたそのカウント入力端でクロックパルス
   発生器に接続されており、第１のカウンタのカウント入
   力端が切換装置を介してクロックパルス発生器と接続可
   能であり、切換装置はその４万の制御入力端で前記第２
   のカウンタの出力端にまた他方の制御入力端で制御パル
   ス発生器に接続されていることを特徴とする交流電圧の
   周波数測定装置。 ３）特許請求の範囲第２項記載の交ｆｆｖ電圧の周波数
   測定装置において、クロックパルス発生器がマイクロコ
   ンピュータの内部りｐツクパルス発生器であり、前記第
   ２のカウンタがマイクルコンビ。 −夕の内部カウンタであり、マイクロコンピュータの外
   部割込み端子に制御パルス発生器が接続されており、前
   記第１のカウンタがマイクロコンヒ。 ユータのマイクロプロセッサの算術論理ユニ２）および
   レジスタを含むカウントループにより形成されており、
   また演算装置がマイクロコンピータにより笑現されてい
   ることを％徴とする交流電圧の周波数測定装置。